| 研究課題/領域番号 |
17K19035
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
鶴田 健二 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (00304329)
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| 研究分担者 |
石川 篤 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (90585994)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 音響ダイオード / フォノニック結晶 / 音響トポロジカル絶縁体 / 音響導波路 / 表面弾性波 / 音響メタ表面 / 光学可視化法 / トポロジカル音響体 / 圧電デバイス / マイクロ・ナノデバイス / 電子デバイス・機器 |
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| 研究成果の概要 |
フォノニックバンド構造の数値設計に基づいて，一方向の伝搬のみが許される“音響ダイオード”の設計・可視化と高効率化，さらに，トポロジカルエッジモードを用いた高効率な音響導波路の設計と実証を行った。
当初計画したヘテロフォノニック構造に基づく弾性波の整流性は，いくつかの界面構造最適設計により，目標とした順逆方向差の実現に成功した。外部変調波印加による非相反型音響導波路については，いくつかの変調効果増大を試み，数値シミュレーションとしての高効率化は検証できた。さらにトポロジカル音響導波路では，想像以上の高い透過特性の実証に成功し，フォノニック情報処理システム実現の重要な鍵となりうることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
フォノン伝搬に整流性を与えるデバイスは，旧来の電子デバイスによるデジタル情報処理に基づいたIoT/IoE時代の技術ロードマップに，新しい基軸を創成する。つまり，高集積化と高周波数化の極限に達しつつある電子デバイスのロジック・ゲート，フィルタ，基板配線を，電子や光等に新しくフォノンを加えて多元化することにより，ジュール熱等の損失が少ない，より高機能な情報処理システムの技術展開に結び付く。本研究では，それに向け，kHz～THzの幅広い周波数帯で整流効果を発現するいくつかの基本構造の設計と実証に成功した。成果は，Beyond5Gの“フォノン情報処理”実現に向け，極めて重要な一歩であると考える。
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